Correction du 2TP1.

Des découvertes archéologiques.

Le lieu : en méso- Amérique, région dans laquelle on trouve le plus grand nombre de variétés de Maïs, les croisements possibles avec les différentes variétés de  Téosinte peuvent expliquer cette diversité.

 

L’âge : 6000 ans, découverte d’épis possédant des rachis solides (donc de Maïs) datés de 4250 ans au Mexique.

Les caractéristiques génétiques à l’origine de la domestication du Maïs

La position et le nombre de gènes impliqués dans les différences morphologiques entre la Téosinte et le Maïs

 

Document 1 :

Les résultats de Beadle : sur 50 000 individus de F2, environ 1/500 présentent le phénotype des parents, les autres présentent des phénotypes intermédiaires.

Le modèle mendélien :

Si les différences morphologiques sont dues à un seul gène : donnez la  proportion P des génotypes Téosinte ou Maïs en F2 à l’aide d’un échiquier de croisement.

Si les différences morphologiques sont dues à deux gènes (non liés) : la proportion pour obtenir des génotypes Téosinte ou Maïs est égale P x P.

 

Nombre de gènes différents selon le modèle Mendélien

Si un seul gène différent, la Téosinte produit un seul type de gamète (T) ainsi que le Maïs (M).

Les hybrides F1 sont hétérozygotes, ils produisent les deux types de gamètes.

Echiquier de croisement  F1 x F1 : pour obtenir la génération F2. 

Gamètes de F1

M

T

T

T/M

T/T

M

M/M

T/M

La proportion P du génotype Téosinte ou Maïs = ¼

Si deux gènes différents : la proportion P du génotype Téosinte ou Maïs = ¼*1/4= 1/16

Si trois gènes différents : la proportion P du génotype Téosinte ou Maïs = ¼*1/4*1/4 = 1/64

Si quatre gènes différents : la proportion P du génotype Téosinte ou Maïs = ¼*1/4*1/4 *1/4= 1/256

Si cinq gènes différents : la proportion P du génotype Téosinte ou Maïs = ¼*1/4*1/4 *1/4*1/4= 1/1024

Si on confronte les résultats de Beadle en F2 : 1/500 présentent le phénotype des parents phénotypes Téosinte ou Maïs cela signifie qu’ils ont le génotype des parents donc  4 à 5 gènes sont responsables de la domestication du Maïs.

 

Document 2 :

Ces résultats sont confirmés par les études à l’aide de marqueurs moléculaires, il y a bien 5 régions du génome qui sont impliquées dans la domestication, mais ces régions peuvent posséder plusieurs gènes liés.

 

L’origine de l’architecture du Maïs et de la Téosinte

 

Document 3 :

Lorsque le gène  tb1 est in-fonctionnel la plante possède des branches latérales comme la Téosinte mais uniquement avec des inflorescences mâles, alors que la Téosinte possèdent des inflorescences femelles sur les branches latérales avec une inflorescence mâle au sommet. Le Maïs possède des branches latérales très courtes au sommet desquelles se trouvent des inflorescences femelles.

Donc ce gène permet la formation d’inflorescences femelles sur les branches latérales et limite le développement de rameaux latéraux.

 

Les croisements : mutant x Téosinte  et mutant x Maïs

En F1 : phénotypes respectivement de la Téosinte ou du Maïs donc les allèles de la Téosinte (tb1 téosinte ) et du Maïs (tb1 Maïs) s’expriment et sont à l’origine du phénotype ils sont dominants.

En F2 : Les % =  ¾ de phénotypes Téosinte ou Maïs et ¼ de mutants

Explication des résultats : échiquier de croisement F1 x F1 :

 

Gamètes

tb1

m

tb1

tb1/ tb1

m/ tb1

m

m/ tb1

m/m

L’architecture du Maïs et de la Téosinte est bien gouvernée par un gène appelé tb1.

Chez le Maïs la croissance des branches latérales et la formation des épis mâles au sommet est réprimée.

Chez la Téosinte cette répression est moindre les branches latérales longues et l’inflorescence mâle au sommet sont maintenues, mais il n’y a pas formation d’inflorescences femelles.

 

Document 4 :

Comparer les séquences des protéines issues de la transcription puis de la traduction de quelques espèces de Maïs et de Téosinte à l’aide des séquences ci-dessous et du logiciel ANAGENE

Les séquences des protéines codées par le gène de la téosinte et de Maïs présentent de très fortes similitudes : au maximum 3 différences sur 132 aa

On observe aussi que la  protéine tb1 de téosinte 4 à la même séquence que la protéine tb1 de Maïs 1.

Les différences phénotypes ne proviennent pas de la séquence d’aa de la protéine tb1.

 

Document 5 :

Dans l’épi femelle et dans le pédoncule, on observe que le % d’expression du gène tb1 est différent, pour le Maïs cette expression est plus grande (x2 dans l’épi femelle et par 1.5 dans le pédoncule). Les différences d’architecture sont dues à des différences d’intensité d’expression de gènes communs.

 

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